כניסה 
עקבו אחרינו בפייסבוק נוגדנים ל-Glutamic acid decarboxylase - GAD
| מדריך בדיקות מעבדה | |
| נוגדנים ל-GAD | |
|---|---|
| GAD - glutamic acid decarboxylase | |
| מעבדה | אנדוקרינולוגיה בדם |
| תחום | הערכת נוגדנים עצמיים בסוכרת מסוג 1 ובמפגעים נוירולוגיים אחדים |
 | |
| טווח ערכים תקין | פחות מ-1 IU/ml |
| יוצר הערך | פרופ' בן-עמי סלע |
בסיס פיזיולוגי
סוכרת מסוג 1 התלויה באינסולין היא ברוב המכריע של המקרים מחלה אוטואימונית, בה פוגעת המערכת החיסונית בשוגג בתאי β בלבלב או באינסולין עצמו. הביטוי לפגיעה בתאים יוצרי האינסולין הוא בהופעת נוגדנים בפלזמה מסוג IAA או Insulin auto-antibodies, נוגדנים עצמיים לחלבון טרנספורטר של אבץ הידוע כ-ZnT8, וכן ICA512 או islet cell antibodies, נוגדנים ל-IA2A או Protein tyrosine phosphatase-like antigen, ו-anti-GAD antibodies, כאשר האחרונים מכוונים נגד האנזים glutamic acid decarboxylase (להלן GAD). האנזים האחרון אחראי להפוך חומצה גלוטמית ל-gamma-amino-glutamic acid (או GABA), שריכוזו הגבוה דווקא במוחון, וחסרונו קשור לתסמיני שׂיגשׂון (cerebellar ataxia). נוכחות של נוגדנים עצמיים ל-GAD נכרכה גם בתסמונת של קשיות שרירים הידועה כ-stiff man syndrome, אם כי נוגדנים אלה שכיחים במיוחד במצבי סוכרת, במפגעי התירואיד וכן ב-rheumatoid arthritis.
הריאקציה של GAD בו הופכת חומצה גלוטמית ל-GABA על ידי דה-קרבוקסילציה מביאה ליצירת GABA ושחרור דו תחמוצת הפחמן, והיא נעזרת על ידיpyridoxal-5-phosphate או PLP כקו-פקטור:
HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH → CO2 + HOOC-CH2-CH2-CH2NH2
ביונקים, האנזים GAD מופיע בשתי צורות איזופורמיות המקודדות על ידי שני גנים נפרדים-GAD1 הממוקם על כרומוזום 2, ו-GAD2 הממוקם על כרומוזום 10, והידועות כ-GAD67 ו-GAD65, עם משקלים מולקולאריים של 67,000 ו-65,000 דלטון, בהתאמה. GAD67 ו-GAD65 מתבטאים במוח, כאשר GAD65 מתבטא גם בתאי β של בלוטת הלבלב. ישנם עוד לפחות 2 איזופורמים עובריים, GAD25 ו-GAD44 , המופיעים בשלב המתפתח של המוח בעובר.
תובנות נרכשות באשר לסוכרת מסוג 1 מרמזות שפרט לרקע גנטי, קיימים לכאורה גם רכיבים סביבתיים החיוניים להופעת המחלה, כגון נושאים תזונתיים, ועקה נפשית. גורם סביבתי נוסף המוזכר כאפשרי באטיולוגיה של סוכרת היא הדבקה בנגיפי חזרת ו-Coxsackie, באופן שנוגדנים הנוצרים כנגד נגיפים אלה מזהים ומגיבים עם אנטיגנים בתאי הלבלב, בגלל דמיון מסוים ברצף של חומצות האמינו המרכיבות חלבונים אלה (cross recactivity). שני סוגי נגיפים אלה התבלטו אפידמיולוגית החל משנות ה-70 בנטייה של עלייה בתחלואה בסוכרת מסוג 1 במקביל להתפרצויות של מחלות עם נגיפים אלה. בנוסף, נמצא שנגיף ה-Coxsackie השרה סוכרת בזני עכברים מסוימים, והועלתה אפשרות שקיים דמיון או אף זהות בין חלבון מעטפת נגיף Coxsackie לבין האנזים GAD הממוקם על פני תאי β יוצרי האינסולין בלבלב. ניתן היה על ידי גירוי של תאי β בתרבית, לקבל הפרשה מוגברת של GAD65 מתאים אלה.
הפרמקולוג Daniel Kaufman מ-UCLA, היה מהחלוצים שגילו את חשיבות הנוגדנים העצמיים כנגד האנזים GAD על פני תאי ביתא בלבלב כשלב מוקדם ברצף האירועים המביאים להשבתת יצור אינסולין בבלוטה זו. למעשה היו אלה הנוירוביולוגים שחקרו לראשונה עוד בשנות ה-50 את האנזים GAD. נוגדנים לאנזים זה נתגלו תחילה בדמם של חולים הסובלים מהמפגע הנוירולוגי הידוע כתסמונת האיש הנוקשה (stiff-man syndrome), שתסמיניה נוקשות שרירים, עם נטייה מובהקת להתפתחות סוכרת מסוג 1. בשנות ה-80 Kaufman החל לחקור את האנזים GAD בשל חשיבותו במוח דווקא, ושיבט לראשונה את הגן המקודד לחלבון האנזים הזה בלי שהיה לו עניין מיידי במחלת הסוכרת.
צביעה פלואורסצנטית של נוגדנים ל-GAD65 בבלוטת הלבלב.
צביעה פלואורסצנטית של נוגדנים ל-GAD67 בשכבה המגורגרת במוחון.
באותם שנים היו חוקרי סוכרת מעוניינים בחלבון שהיה ידוע בכינוי חלבון 64k, שהתגלה בילדים סוכרתיים בטיפולי פלזמפרזיס, שמשקלו המולקולארי היה 64,000. שהיה ידוע כבר אז שברוב הגדול של אנשים שפיתחו לאחרונה סוכרת מסוג 1 נמצאו בדם נוגדנים לחלבון זה, ובחלק מהם נוגדנים אלה הופיעו בדם כבר שנים אחדות לפני הופעת מחלת הסוכרת. Kaufman חשד שמא האנזים GAD שמשקלו המולקולארי הוא בקירוב 64,000 דלטון, אינו אלא החלבון 64k האמון על חוקרי הסוכרת. הוא השתמש בזן עכברים המפתחים מחלת סוכרת דומה לזו שבאדם, שגם בהם יש הופעה של נוגדנים עצמיים הגורמים לנזק לתאי הלבלב, ומצא שאכן מדובר באנזים GAD. בהמשך נמצא דמיון מוחלט בין רצף על פני החלבון GAD לבין מקטע של חלבון המופיע בנגיף Coxsackie, הקשור למחלה קלה של מערכת הנשימה. Kaufman הניח שכיוון שאנשים עם סוכרת מסוג 1 מכילים בדרך כלל נוגדנים לנגיף האחרון בהשוואה לאנשים בריאים, ייתכן שנוגדנים אלה שהגוף יוצר כנגד הנגיף, עלולים באנשים מסוימים לתקוף את האנזים GAD בזהותם אותו בטעות כנגיף Coxsackie.
שנים רבות בחנו אפשרות שהתגובה האוטו-אימונית של הגוף כנגד אינסולין עצמו היא הגורם מרכזי בהופעת המחלה על רקע זיהויו של האינסולין כאנטיגן זר שיש לנטרלו. איסוף נתונים ממחקרים קליניים מעלה שמציאת נוגדנים כנגד אינסולין הייתה בעלת ספציפיות גבוהה (99%) למקרי סוכרת מסוג 1, אלא שהרגישות של שיטת מדידה זו הייתה מוגבלת יחסית (40-70%). תקופה ארוכה מדדו בדמם של חולי סוכרת נוגדנים עצמיים כנגד תאי לנגרהאנס בלבלב אליהם משתייכים תאי β המייצרים אינסולין, נוגדנים הידועים כ-ICA או Islet cell antibodies. הסתבר ממחקריו של Verge וחב' שרגישותו של מדד זה הייתה של 76% בלבד בקרב מאובחני סוכרת מסוג 1. סריקה של חולי סוכרת באשר לנוכחות נוגדנים ל-IA-2 הראתה אף היא ספציפיות גבוהה של למעלה מ-92%, אך רגישות של 50-70% בלבד.
בתקופה הזו נקבע גם במספר ניסויים בלתי תלויים שבעוד שב-40 עד 70% מבין חולי סוכרת מסוג 1 ניתן למצוא נוגדנים לאינסולין, ניתן למצוא נוגדנים כנגד IA2 ב-50 עד 80% מבין חולי סוכרת זו, ובאחוז דומה של חולים נמצאו בפלזמה נוגדנים כנגד GAD65. לעומת זאת, רק ב-10 עד 20% מבין חולי סוכרת ניתן היה למצוא נוגדנים כנגד GAD67.
נוגדנים ותאי T רעלניים:
חוקרים אחדים הראו שהופעת נוגדנים כנגד GAD מקדימה את הופעת תסמיני סוכרת. אך ידוע גם שדווקא תאי T ולא נוגדנים מסיסים הם האחראיים להרס תאי ביתא בלבלב. כדי להוכיח שתגובה חיסונית כנגד GAD עלולה לקדם את מחלת הסוכרת, היה על Kaufman להוכיח שתאי T ונוגדנים אכן תוקפים את האנזים GAD מוקדם יחסית. הוא אמנם מצא שיש רצף כרונולוגי מרגע בו תוקפים תאי T את חלבוני תאי ביתא, כאשר GAD הוא היעד המוקדם ביותר. לכן הרעיון של Kaufman היה שאם ניתן יהיה להסיר את תאי T המכוונים כנגד GAD ייעצר רצף האירועים המוביל להתפתחות סוכרת.
נוגדנים כנגד GAD65 יכולים להתפתח ולהופיע בפלזמה שנים רבות לפני הופעת תסמיני המחלה, וכנראה שיש לגיל ולמין השפעה על התפתחותם. יש לציין שטיפול בטריפסין ב-GAD65, חשף שני אנטיגנים נוספים בגדלים של 37K ושל 40K, שניתן היה למצוא אותם בתאי הגידול insulinoma, שלא בטאו את –GAD65. האנטיגן 40K זוהה למעשה כחלבון הטרנס-ממברנאלי IA-2 או tyrosine phosphatase (PTP)-like protein. אין כל קרבה בין רצף חומצות האמינו של IA-2 ושל GAD65, ולמעשה פלזמה של חולי סוכרת השלילית למציאות נוגדנים ל-GAD65, היא בדרך כלל חיובית למציאות נוגדנים ל-IA-2, מה שמרמז לכך שנוגדנים עצמיים אלה מתפתחים באופן בלתי-תלוי.
זאת ועוד, מעקב אחר ילדים של חולי סוכרת מראה שהנוגדנים לשני אנטיגנים אלה מופיעים אצלם ב-3 שנות החיים הראשונות באופן בלתי-תלוי, ושהופעת נוגדנים ל-IA-2 כרוכה בדרך כלל בהופעה מהירה יותר של סוכרת בילדיהם של חולי סוכרת, כאשר הופעת נוגדנים ל-GAD65 בפלזמה של ילדים אלה, תתבטא בהופעה מאוחרת יותר של המחלה באלה שהמחלה אמנם תתפתח בהם. באופן כללי, מקובל שהסיכון לפתח במהלך החיים IDDM בקרב בני משפחה מקרבה ראשונה של חולי סוכרת מוערך ב-5-6%, בעוד ש-4% מקרב בני משפחה מקרבה ראשונה של חולי IDDM חיוביים לנוכחות נוגדנים ל-GAD65.
כאמור נוגדנים ל-GAD יכולים להופיע גם בתרחישים קליניים שאינם קשורים לסוכרת. לדוגמה, ב-80 עד 100% מהמקרים של stiff man syndrome נמצא נוגדנים ל-GAD65 וכן ל-GAD67, ואילו בתסמונת APS-1 (הידועה גם כ-Autoimmune polyendocrine syndrome type 1 או כ-Autoimmune polyendocrinopathy-candidiasis-ectodermal dystrophy או APECED וגם כ-Whitaker syndrome), נמצא נוגדנים ל-GAD65 ב-46% מהמקרים, ונוגדנים ל-GAD67 ב-25% מהמקרים. נוגדנים כנגד GAD65 נמצא גם ב-14% מאלה עם מחלת Graves וב-15% מהמקרים של מחלת אדיסון. נוגדנים כנגד GAD67 נמצא בפלזמה של 12% של חולי Gravesוב-5% של מקרי אדיסון.
באשר לדרגת הניבוי (predictive value) של גילוי מוקדם של הנוגדנים השונים להתרחשות עתידית של סוכרת מסוג 1: מציאות נוגדנים כנגד GAD בלבד מצביע על סיכון של 28% להופעת המחלה תוך 3 שנים, או סיכון של 52% להופעתה לאחר 5 שנים. גילוי משולב של נוגדנים ל-GAD וכן לאינסולין מגדיל את הסיכון להתפרצות המחלה תוך 3 שנים ל-41%, ולסיכון של 68% להופעתה תוך 5 שנים. גילוי נוגדנים ל-GAD וכן ל- IA-2 מנבא ב-45% הופעת סוכרת זו כתום 3 שנים ו-86% סיכון להופעתה תוך 5 שנים. גילוי נוגדנים לכל שלושת האנטיגנים האמורים, GAD אינסולין ו-IA-2 , מראה בסבירות של 49% הופעה של המחלה תופיע תוך 3 שנים, וסבירות של 100% סיכון להופעתה תוך 5 שנים.
בשנים האחרונות חלה התקדמות ניכרת בזיהוי סוג מסוים של תאי T המבצעים את הרס תאי β. למעשה התאים המבצעים את ההרס עצמו הם תאים מסוג CD8+ ואילו תאים מסוג CD4 כנראה מופיעים בשלבים הראשונים של המחלה. התקדמות חשובה התרחשה בשנת 2004 כאשר חוקרים ב-USCF איתרו חלבון בתאי T הייחודי לתאי ה- T הפגומים שמשתתפים בהרס תאי הלבלב. החלבון NKG2D הוא קולטן בדופן תאי ה-T מסוג +CD8.
גישות טיפוליות לנטרול תגובת הנוגדנים העצמיים ל-GAD
ניסוים בעכברים יוצרי סוכרת נועדו לגרום בהם פיתוח סובלנות (tolerance) כנגד חלבון ה-GAD כפי שמנסים לגרום באנשים האלרגיים לאלרגֶן מסוים להיות סובלניים כלפיו על ידי שמזריקים לגוף בהדרגה כמויות הולכות ועולות של אותו אלרגן. על ידי הזרקות של GAD לעכברים אלה, קיוו החוקרים שמערכת החיסון של העכברים "תחונך" להכיר את האנטיגן GAD באופן יותר נמרץ, ולא תשגר תאי T כנגדו.
GAD מונע סוכרת במודלים בחיות: מחקרים רבים הראו שהזרקת GAD65 עשויה למנוע מחלה במודל של עכברי MOD לסוכרת מסוג 1. בשנת 1993 הראה Kaufman שעיכוב מוקדם של פעילותם של תאי T הפעילים כנגד GAD, על ידי עירוי תוך ורידי של GAD, מנע התפתחות של התגובה האוטו-אימונית הלא רצויה בעכברים. רוב העכברים המטופלים, לא תקפו יותר את החלבון GAD או שהתגובה החיסונית של תאי T בהם הייתה מוחלשת. אף לא אחד מ-17 עכברים בניסוי פרלימינארי פיתח סוכרת אף אחרי 37 שבועות מתחילת הניסוי.
באותה שנה הראו אנשי קבוצתו של McDevitt שהזרקת GAD לתוך בלוטת התימוס של עכברי NOD, יכלה למנוע סוכרת , לכאורה על ידי השריית יצירתם של תאי-T המגיבים עם GAD שהפרישו ציטוקינים נוגדי-דלקת. הראיות הניסוייות בעכברים המשיכו להצטבר וכך לדוגמה Petersen וחב' הצליחו בשנת 1994 למנוע סוכרת על ידי הזרקה תוך-צפקית של GAD לעכברים שזה עתה נולדו, בעוד ש-Pleau בשנת 1995 חזר כעל ממצא אחרון זה בהזרקת GAD לעבברים מבוגרים יותר. Tian דיווח ב-1996 על מניעת סוכרת בעכברים על ידי ריסוס אפי של GAD, בעוד ש-Wong באותה שנה הדגים שטרנספר של תאי T המגיבים עם GAD גרם להשריית סוכרת בעכברים המטופלים. בשנת 1998 הראה Tisch שניתן למנוע סוכרת על ידי טרנספר של תאי-Th2 המגיבים עם GAD, ובשנת 2001 הראה אותו חוקר שחיסון עכברים עם GAD ועם פלסמיד המכיל DNA המבטא ציטוקין IL-4, מנע בהם סוכרת. באשר לבני-אדם, בשנת 1999 הראה Petersenשאלה מהנבדקים בעלי סיכון מופחת ללקות בסוכרת מסוג 1, הם בעלי תגובה נמרצת יותר ל-GAD של תאי Th2, בהשוואה לאנשים עם סיכון מוגבר ללקות במחלה.
הרציונאל להשפעת הזרקה של GAD בגישה של מניעת סוכרת, הוא אם כן על בסיס הניסיון ליצור בגוף המטופל סובלנות אימונולוגית (tolerance) לחלבון הזה. GAD הוא באופן יחסי חלבון תוך-תאי שאינו נחשף רבות למערכת החיסון. המחשבה היא שעל ידי החדרה של GAD בדרך האופטימאלית (לדוגמת ביחד עם alum adjuvant), ניתן להשרות תגובה מגנה ולדכא תהליכים לדלקתיים פתוגניים באיי לנגרהאנס בלבלב.
ניסוים קליניים באדם למניעת סוכרת מסוג 1 בגישה חיסונית עם GAD
משנות ה-90 המאוחרות של המאה ה-20 נערכים ניסויים קליניים בגישה של מניעה ראשונית של סוכרת בילדים או דיכוי הנזק האוטו-אימוני המוכח לתאי β בחולי סוכרת תוך "חיסון" עם האנטיגן האמור או השריית סובלנות כנגדו. באוקטובר 2008 פרסמה קבוצת המחקר השוודית של Ludvigsson ב-NEJM תוצאות ראשוניות של ניסוי Diamyd אקראי ומבוקר של תרפיה עם GAD, בו נבחנה היכולת של הזרקת GAD בתערובת עם alum adjuvant לשמר הפרשת אינסולין שארי בחולי סוכרת מסוג 1 בהשוואה לטיפולי אינבו. מטרת ה-alum שהוא למעשה aluminum hydroxide כ-adjuvant המגרה מערכת החיסון, היא להגביר את הצגת האנטיגן GAD לתאים מציגי האנטיגן לתאי T המזהים אותו. תאים מציגי אנטיגן מפרקים את מולקולת GAD ליצירת פפטידים המזוהים על ידי תאי T. בתהליך זה נוצרת תת-קבוצה של תאי T המזהים GAD65 , ותאים אלה אמורים לגרום ל-down-regulation של תאי T הורגים (killer T cells) ובכך להפחית את הנזק שתאים אחרונים אלה גורמים לתאי β בלבלב.
בניסוי המתואר נכללו 70 צעירים בגיל 10 עד 18 שנה, בהם אובחנה סוכרת מסוג 1 במהלך 18 החודשים לפני הכללתם בניסוי. הניסוי כלל 15 חודשים של טיפולים, ולאחריהם 15 חודשים של תצפית על השפעת הטיפולים, כאשר הדגש היה בקביעה האם הזרקות של GAD עשויות להפחית או אף להפסיק את אובדן הפרשת אינסולין בחולים צעירים אלה. ניטור תוצאת הניסוי נעשו במדידת רמת C-peptide בצום בפלזמה, קביעת המוגלובין A1C, רמת גלוקוז, וטיטר של נוגדנים ספציפיים ל-GAD. תוצאות ניסוי זה לא הביאו בשורה: 30 חודש מתחילת הניסוי רמות C-peptideהיו זהות בין שתי קבוצות הטיפול, ואף נרשמה עלייה בהזדקקות לטיפולי אינסולין בקרב מטופלי GAD בהשוואה לאינבו, כמו גם עלייה ברמות המוגלובין A1C, ורמת גלוקוז בדמם של מטופלי GAD.
ניסוי Diamyd מוקדם (phase 2a) נוסף כלל 47 חולי LADA או Latent Autoimmune Diabetes in Adults שטופלו ב-GAD, וכן באינבו, לבחון מניעה של הרס תאי β. מקץ 24 שבועות של טיפול במינון 20 מיקרוגרם נמצאה עלייה ברמת C peptide (המבטאת ירידה במדדי סוכרת מסוג 1) בהשוואה לטיפול באינבו, או לטיפולים ב-GAD במינונים אחרים. אמנם מספר המשתתפים בניסוי היה קטן, אך התוצאות היו מעודדות.
מאוחר יותר הוחל בניסוי phase III Diamyd, למניעת סוכרת מסוג 1 באנשים בסיכון גבוה לסוכרת, ניסוי שנערך באירופה תחת ניהול של השוודי Ludvigsson וכן בארה"ב בניהולו של Jerry Palmer, וכלל טיפולים ב-alum-GAD או באינבו. בכל ניסוי נכללו למעלה מ-300 מטופלים צעירים בגיל 10-20 שנה, עם סוכרת מסוג 1 לכל היותר למשך 3 חודשים, ואשר בדמם נמצאו נוגדנים ל-GAD. הניסוי כלל שלוש זרועות: באחד, המטופלים קיבלו alum-GAD במינון 20 מיקרוגרם בימים 1, 30, 90 ו-270 של הניסוי; בזרוע השנייה טיפול במינון זהה ניתן בימים 1 ו-30 של הניסוי, ולאחריו הטיפול היה באינבו בימים 90 ו-270 לטיפול; בזרוע השלישית ניתן טיפול באינבו בכל 4 נקודות הזמן שהוזכרו. המעקב לאחר הטיפולים אמור היה להימשך 30 חודש. ביוני 2012 יצאו שני בעלי המחקר בהודעה לאמצעי התקשורת וכן לגופים הרפואיים המשקיפים על ניסוי יומרני זה, בה הובעה אכזבה מתוצאות פושרות בהן אין הבדלים משמעותיים במדדים שנבחנו בין המטופלים בקבוצת ה-GAD לעומת אינבו.
ראו גם
המידע שבדף זה נכתב על ידי פרופ' בן-עמי סלע, המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-שומר;
החוג לגנטיקה מולקולארית וביוכימיה, פקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב (יוצר הערך)